Yliopistojen lisäksi myös tutkimuslaitokset ja täysin kaupalliset yhtiöt laukaisevat avaruuteen yhä useammin pieniä nanosatelliitteja. Elektroniikan pienenemisen ja mikromekaniikan paranemisen ansiosta pieneen pakettiin voidaan pakata nykyisin yhä enemmän.

Vaikka isoille, "oikeille" satelliiteille on toki oma paikkansa edelleenkin, pystytään näillä pienikokoisilla ja edullisilla satelliiteilla tekemään monia asioita lähes yhtä hyvin, mutta ennen kaikkea kustannustehokkaasti ja nopeasti.

Niinpä nanosatelliittiala on hurjassa nousussa ja satelliittien lukumäärä kasvaa nopeasti. Riskirahoittajat maailmalla ovat sijoittaneet miljardeja uudentyyppisten palvelujen rakentamiseen uuden sukupolven edullisten piensatelliittien avulla.

"Nykyään nanosatelliitit mahdollistavat muidenkin kuin perinteisten avaruusjärjestöjen ja suurvaltioiden toiminnan avaruudessa", toteaa avaruustekniikan professori Jaan Praks. 

"Monet yliopistojen piensatelliittiprojektit ovat laittaneet alulle pienissä maissa kokonaisia avaruusohjelmia."

Rahoitusmarkkinat kaipaavat mullistavia ideoita ja niitä keksimään ja toteuttamaan tarvitaan nuoria neroja. Niitä on syntynyt parhaiten yliopistojen CubeSat-projekteissa.

"Avaruustekniikan opetuksemme perustuu Cubesat-luokan nanosatelliitteihin. Suomen historian ensimmäinen satelliitti Aalto-1 on rakennettu pääosin opiskelijaprojektissa laajassa yhteistyössä muiden suomalaisten yliopistojen ja instituuttien kanssa. Aalto-1 laukaistaan avaruuteen loppuvuodesta, ja pian sen jälkeen myös Aalto-2, joka on jo melkein kokonaan rakennettu Otaniemessä."

Avaruustekniikka tarvitsee huippuosaamista ja Suomella on tässä hyvä mahdollisuus luoda oma erikoisalueensa.

"Kekseliäästi rakennetut nanosatelliitit eivät häviä paljoakaan isoille satelliiteille ja koulutuksellisesta näkökulmasta Aalto-1 on ollut erinomainen", tohtorikoulutettava Antti Kestilä muistuttaa.

Avaruusasemalle rahtia kuljettanutta miehittämätöntä Dragon-alusta laukaissut Falcon 9 -kantoraketti räjähti tänään vain 2 minuuttia ja 20 sekuntia lentoonlähdön jälkeen. Kyseessä oli Falcon 9 -raketin 19. lento ja  ensimmäinen tähän saakka erittäin luotettavasti toimineen kanto-raketin onnettomuus.

Laukaisu itse ja lento onnettomuuteen saakka sujuivat ongelmitta. Raketti räjähti kuitenkin Floridan sinisellä taivaalla juuri ennen kuin ensimmäisen vaiheen piti päättää työnsä.

Onnettomuus tietää hankaluuksia kansainväliselle avaruusasemalle, sillä myös edellinen rahtilento huhtikuussa epäonnistui. Silloin venäläinen Progress-alus tuli toimintakyvyttömäksi heti avaruuteen päästään. Sitä ennen viime vuoden lokakuussa Cygnus-alus tuhoutui juuri lentoonlähtönsä jälkeen. Näillä kolmella tapahtumalla ei ole mitään yhteistä, vaas syyt onnettomuuksiin olivat erilaisia.

Dragon-aluksen mukana tuhoutui noin kaksi tonnia rahtia, jonka joukossa oli mm. espoolaisopiskelijoiden koejärjestely, brittiläisen ESA-astronautti Tim Peaken tulevalla lennollaan kaipaamia tarvikkeita, uusi avaruuspuku sekä avaruusasemalle asennettava uusi telakoitumisportti, jonka menettäminen jo sinällään tietää suuria hankaluuksia aseman tulevalle käytölle. Mukana oli myös Ålborgin yliopiston tekemä piensatelliitti AAUSAT5, jonka tanskalaisastronautti Andreas Mogensenin piti lähettää syyskuussa matkaan avaruusasemalta.

Seuraava rahtilento avaruusasemalle on tarkoitus lähettää matkaan heinäkuun 3. päivänä, jolloin vuorossa on (yleensä myös erittäin luotettava) Progress. Sitä seuraa japanilaisten HTV elokuussa, joten asemalle voidaan lähettää näillä tarvikkeita ja näiden rahdin koostumusta voidaan vielä muuttaa sen mukaan, mitä asemalla tarvitaan kipeimmin. 

Avaruusasemalla olevat kolme avaruuslentäjää eivät ole vaarassa, sillä jopa ilman lisätäydennyksiä heillä on kaikki mitä he tarvitsevat lokakuuhun saakka. Ainoa olennainen hankaluus saattaa olla hiilidioksidin poistamisessa ja veden suodattamisessa tarvittavien suodattimien määrä, mutta tämänkään ei tässä vaiheessa oleteta muodostuvan ongelmaksi.

NASAn mukaan tapahtuma ei vaikuta seuraavan avaruusasemalle laukaistavan kolmihenkisen miehistön lähtemiseen, mutta se vaatii heinäkuussa tapahtuvan Progress-rahtarin lennon onnistumista. Sergei Volkovin, Kjell Lindgrenin ja japanilaisen Kimiya Yuin on tarkoitus lähetä puolivuotiselle lennolleen 22. heinäkuuta. 

Tarkkoja tietoja juuri tapahtuneesta onnettomuudesta ei ole, mutta Space X -yhtiön Elon Musk kertoi twitterissä, että raketin toisen vaiheen happitankin paine oli epätavallisen korkea juuri ennen räjähdystä. Raketista saatiin paljon hyvää telemetriatietoa, ja myös Dragon-alus lähetti tietoja räjähdyksen jälkeen pudotessaan alas.

Yhtiö on käynnistänyt onnettomuustutkinnan, eikä Falcon 9 -raketteja laukaista ennen kuin syy on selvinnyt. Tämä saattaa siten vaikuttaa myös mm. Suomen ensimmäisen satelliitin, Aalto-1:n laukaisuun, joka oli tarkoitus lähettää avaruuteen vuoden loppuun suunnitellulla Falcon 9:n lennolla.

Raketti on kykenevä nousemaan avaruuteen myös silloin, jos kaksi sen ensimmäisen vaiheen päämoottoreista sammuu, joten todennäköisesti syynä onnettomuuteen onkin jokin muu – kuten esimerkiksi toisen vaiheen räjähtäminen. Tätä tukee alla oleva lähikuva raketista juuri ennen täydellistä tuhoa: siinä juuri toisen vaiheen kohdalta näyttää tulevan savua, mikä ei ole normaalia lennon tässä vaiheessa. On todennäköistä, että onnettomuututkinta valmistuu nopeasti.

Seuraamme tilannetta ja päivitämme tätä juttua lisätietojen tullessa.

Voisiko Suomen satavuotista itsenäisyyttä juhlistaa korkeammalla tasolla? Aalto-yliopiston rakentama juhlavuotissatelliitti tempaa kaikki suomalaiset mukaansa ainutlaatuiselle avaruusmatkalle, jolla pääsee ratsastamaan virtuaalisesti satelliitin mukana avaruudessa, katsomaan sieltä alas maapalloon – ja Suomeen – sekä tutustumaan muun muassa revontuliin.

Tiedossa on upea seikkailu, joka ei muistele menneitä, vaan vie Suomen sata vuotta tulevaisuuteen!

Aalto-yliopiston piensatelliitti on valittu mukaan Suomen itsenäisyyden satavuotisjuhlavuoden 2017 ohjelmaan. Tähän Suomi 100 -nimellä kulkevaan satelliittiin tulee kameroita ja radiovastaanotin, jotka kuvantavat maapalloa, avaruutta ja revontulia sekä erityisesti Suomea sekä tuovat ne virtuaalisesti Maan päälle. 

"Satelliitti tarjoaa jokaiselle ainutkertaisen avaruuskokemuksen", lupaa Aalto-yliopiston professori Esa Kallio.

Kuten toivottavasti vielä tänä vuonna avaruuteen laukaistava Aalto-1, Suomen ensimmäinen satelliitti, suunnitellaan ja rakennetaan myös Suomi 100 -satelliitti opiskelijavoimin. Sen toteuttamisessa hyödynnetäänkin Aalto-yliopiston keräämää kokemusta piensatelliittien tekemisestä.

"Meillä on kokemusta hyvästä yhteistyöstä muiden yliopistojen ja yhteistyökumppaneiden kanssa", jatkaa Kallio. 

"Toivomme sen jatkuvan Suomi 100 -satelliitin suunnittelussa ja rakentamisessa. Hanke tarjoaa laajasti kiinnostavaa tietoa ja tekee tiedettä tunnetuksi kaikille suomalaisille ja toivottavasti innostaa osaltaan nuoria tekniikan ja tieteen opiskeluun."

Kaikki asiasta kiinnostuneet ovatkin tervetulleita mukaan yhteisen avaruusmatkan ideointiin ja rakentamiseen!

Pari kiloa, paljon osaamista

Suomi 100 -satelliitti laukaistaan avaruuteen napa-alueiden kautta kulkevalle polaariradalle. Satelliitti on pieni, vain noin muutaman kilon painoinen nanosatelliitti, jonka tekninen toteutus perustuu CubeSat-standardiin.

"Avaruuden polaariradalla satelliitti pystyy havaitsemaan erinomaisesti pohjoisia alueita ja on hyvin näkyvissä Suomesta", Kallio toteaa.

Satelliitin mahdollistaman avaruuskokemuksen lisäksi hankkeessa on kyse yhteisestä matkasta Suomen ja sen teknologian historiaan. Satelliitti pohjautuu Suomen korkeatasoiseen tieteellis-tekniseen osaamiseen ja koulutukseen, jotka ovat luoneet maahamme hyvinvointia ja muuttaneet elämäämme pian sadan itsenäisen vuoden aikana.

Samalla Suomi 100 -satelliitti katsoo vahvasti tulevaisuuteen: 

"Millainen on Suomen 200. juhlavuosi ja mahdollinen Suomi 200 -satelliitti? Mitä uusi, vielä tuntemattomia mahdollisuuksia avaruus, tiede ja tekniikka ovat meille silloin tarjonneet?"

---

Itsenäinen Suomi täyttää sata vuotta vuonna 2017. Se on Suomen suuri vuosi, joka rakennetaan yhdessä. Juhlavuosi synnyttää tekoja, elämyksiä ja ohjelmaa. Se elää koko Suomessa, koko vuoden 2017. Tekojen kautta tarkastellaan itsenäisyyden mennyttä vuosisataa, Suomen nykyisyyttä ja tulevaisuutta. Kaikista mukana olevista hankkeista on lisätietoja osoitteessa www.suomi100finland.fi

Tiedetuubi on Suomi 100 -satelliitin tiedotuskumppani.

Suomen ensimmäinen satelliitti, opiskelijavoimin tehtävä Aalto-1, on toden edessä: vuosien suunnittelun ja rakentamisen jälkeen sen lentomalli valmistuu nyt toukokuussa ja kesän kuluessa se lähetetään eteenpäin kohti kantorakettia.

Jos nykyinen suunnitelma pitää kutinsa, laukaistaan Aalto-1 avaruuteen tämän vuoden joulukuussa Cape Canaveralista, Floridasta, SpaceX-yhtiön Falcon 9 -kantoraketilla.

Tänään satelliitin kaikkien alijärjestelmien ja instrumenttien tekijät tapasivat Otaniemessä ja esittelivät oman osuutensa tilannetta. Satelliitin niin sanottu insinöörimalli, toiminnallisesti varsinaisen avaruuteen lähtevän satelliitin kaksoiskappale, on parhaillaan avaruuden olosuhteita jäljittelevässä kammiossa testattavana, ja varsinaisen lentomallin viimeinen kokoaminen on meneillään.

Ainoastaan asennonsäätölaitteiston sekä lentotietokoneen ohjelmistojen kanssa on vielä punnerrettavaa, mutta nekin saadaan pian kuntoon. “Ainakaan laukaisua ei voida siirtää eteenpäin, joten nyt mennään”, totesi satelliittihankkeen vetäjä Jaan Praks päivän päätteeksi.

Aalto-yliopiston opiskelijoiden satelliittihanke Aalto-1 otti taas yhden askeleen eteenpäin, kun satelliitille saatiin järjestettyä kyyti avaruuteen. Se lähetetään kiertoradalle amerikkalaisella Falcon 9 -kantoraketilla ensi vuoden syksynä. 

"Tarkka päivämäärä selviää vasta myöhemmin", sanoo projektin vastuullinen johtaja, professori Jaan Praks. 

"Satelliittimme valmistuu kesään mennessä, jonka jälkeen toimitamme sen eteenpäin rakettiin integroitavaksi laukaisuvälittäjän kautta. Kesän aikana siihen tehdään tulevassa laukaisupaikassa vielä tarvittavat testaukset".

Aalto-1 on ensimmäinen satelliitti, joka on sekä suunniteltu että rakennettu kokonaan Suomessa. Mukana hankkeessa on Aalto-yliopiston lisäksi koko joukko suomalaisia yliopistoja ja instituutteja. VTT:n kehittämää spektrometrilaitetta käytetään ympäristön kaukokartoittamiseen. Satelliitissa testataan myös Ilmatieteen laitoksen kehittämää sähköstaattista plasmajarrua. Plasmajarrun avulla satelliitti voidaan jarruttaa alemmalle radalle, kun se on täyttänyt tehtävänsä. Näin satelliitti tuhoutuu syöksyessään ilmakehään eikä jää kiertämään Maapalloa avaruusromuna. Aalto-1 -satelliitin pienen säteilymittarin vuorostaan rakensivat Helsingin yliopiston ja Turun yliopiston opiskelijat ja tutkijat.

Satelliitin insinöörimalli on parhaillaan testattavana Espoon Otaniemessä. Kevään aikana ennen odotettua hetkeä on edessä vielä monia vaiheita.

"Olemme rakentaneet satelliitista niin kutsutun insinöörimallin, jolle teimme tärinätestin muutama viikko sitten", laatupäällikkö Tuomas Tikka kertoo. "Testasimme kriittisiä kohtia, miten ne kestävät laukaisun voimat ja tärinät. Testi meni hyvin. Löysimme pieniä ongelmakohtia, ja ne korjataan lopulliseen satelliittiin".

"Nyt olemme laittaneet tilaukseen satelliitin lentomallin osat. Itse satelliitin kokoaminen alijärjestelmistä sujuu muutamassa päivässä, mutta järjestelmien keskinäisen toiminnan varmistaminen ja ohjelmointi vie aikaa."

Yksi suuri testi on vielä tulossa. Tammikuun aikana suoritetaan lämpötyhjiötestit insinöörimallille tavoitteena testata, miten satelliitti kestää avaruuden suuria lämpötilavaihteluja. Lisäksi kevään aikana tehdään myös paljon ohjelointityötä.

Lauma satelliitteja

Kun Aalto-1:tä kuljettava Falcon 9 nousee matkaan Floridasta ensi vuoden syksyllä, on kyseessä monessa mielessä historiallinen tapaus. Paitsi että ensimmäinen suomalaissatelliitti pääsee tuolloin avaruuteen, vie raketti näillä näkymin kiertoradalle kautta aikain suurimman kerrallaan laukaistun satelliittimäärän. Mukana on yhteensä noin 80 nanosatelliittia. Nanosatelliitit ovat standardisoituja pieniä satelliitteja, jotka painavat noin 1-10 kg. Aalto-1 on myös sellainen.

Aalto-1 -satelliitin toimittaa perille rakettiin hollantilainen laukaisuvälittäjä Innovative Solutions in Space ja laukaisee avaruuteen SpaceX -yhtiö.

Jos kaikki sujuu hyvin, saadaan yhteys Aalto-1 -satelliittiin jo muutaman tunnin kuluessa laukaisuun jälkeen, mutta viimeistään vuorokauden sisällä. Satelliittia seurataan Espoon Otaniemestä. Sen elinkaaren odotetaan olevan noin kaksi vuotta, mutta parhaimmassa tapauksessa jopa viisi vuotta.

"Aalto-1 -satelliitin tavoite on kolmen mukana olevan hyötykuorman toiminnan seuraaminen ja demonstrointi avaruudessa", kertoo Praks. "Tämä projekti on kehittänyt valtavasti suomalaista avaruustekniikan koulutusta".

Aalto-1 on opiskelijasatelliittiprojekti, jota vetää Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulun radiotieteen ja -tekniikan laitos. Satelliitti on suunniteltu ja rakennetaan pääasiassa opiskelijavoimin opinnäytetöiden ja projektitöiden puitteissa. Vuonna 2010 alkaneessa projektissa on ollut mukana yhteensä jo yli 80 opiskelijaa. Tiedetuubi on seurannut hanketta tiiviisti ja tekee niin jatkossakin.

Aalto-yliopistossa opiskelijavoimin rakennettava Suomen ensimmäinen satelliitti Aalto-1 otti tänään taas yhden askeleen lähemmäksi pääsyään avaruuteen, kun tarjouspyyntö sen laukaisemiseksi avaruuteen laitettiin julkiseen hakuun.

Normaalin valtion hankintamenettelyn mukaisesti satelliitteja avaruuteen laukaisevat yhtiöt voivat nyt tarjota rakettiaan Aalto-1:n viemiseksi avaruuteen: kyseessä on ensimmäinen kerta, kun Suomesta tehdään tällainen tarjouspyyntö. Käytönnössä pienikokoinen ja kevyt Aalto-1 tullaan laukaisemaan muiden satelliittien kanssa jonkin suuremman hyötykuorman ohessa, eli samalla kyydillä avaruuteen pääsee useampikin satelliitti. Pyynnön laittaminen julkiseksi on kuitenkin tärkeä askel ja konkreettinen merkki siitä, että Aalto-1 alkaa olla nyt valmis.

Kuten tarjouspyyntö, joka siis on julkisesti luettavissa täällä, sanoo, on kyseessä 5-kiloisen nanosatelliitin laukaisu 600 – 850 km korkeuteen maapallon napojen kautta kulkevalle aurinkosynkroniselle polaarikiertoradalle. Aurinkosynkroninen tarkoittaa sitä, että satelliitin ratatason siirtyy noin asteen verran idemmäksi joka päivä, jolloin ratataso pysyy paikallaan Aurinkoon nähden ja siten vuoksi satelliitti ylittää saman maapallon paikan samaan vuorokaudenaikaan ja samankaltaisissa valaistusolosuhteissa joka päivä.

Koska rata on polaarirata ja nanosatelliitit laukaistaan suuren satelliitin oheishyötykuormina, pitää laukaistavan suuren satelliitin olla myös matkalla polaariradalle. Sellaisia ovat esimerkiksi kaukokartoitussatelliitit ja jotkut tutkimussatelliitit.

Suomen ensimmäinen omatekoinen satelliitti, Aalto-1, oli viime perjantaina historiansa tiukimmassa paikassa, kun sen alijärjestelmille tehtiin säteilytestejä Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratoriossa.

Avaruudessa järjestelmät tulevat olemaan jatkuvasti auringon ja kosmisten säteiden aiheuttamassa säteilyssä, joten on tärkeää selvittää niiden toiminta ja kestävyys tässä ympäristössä.  

Jyväskylän kiihdytinlaboratorion RADEF-laitos (RADiation Effects Facility) on eräs parhaimmista paikoista Euroopassa avaruuselektroniikan säteilykeston testaamiseen, koska sen hiukkaskiihdyttimellä (otsikkokuvassa on sen protonitykki) voidaan tuottaa hyvin samanlaisia hiukkasia, joita avaruudessakin on; kyseessä ovat ns. hiukkascocktailit, joilla elektroniikkaa pommitetaan. Lisäksi laitoksessa on hyvät laitteet säteilyn vaikutusten mittaamiseen. Ei ihme, että se on eräs harvoista Euroopan avaruusjärjestön hyväksymistä testauspaikoista.

Aalto-1 -satelliittia tekevä Aalto-yliopiston teekkaritiimi oli ottanut mukaan testeihin satelliittiin tulevan säteilymonitorin, spektrikameran, keskustietokoneen sekä aurinkosensorin ja muita asennonsäätöjärjestelmän osia. Järjestelmiä suihkutettiin suurenergisillä protoneilla ja selvitettiin minkälaisia vaikutuksia tällä on niiden toimintaan.

Säteilymonitori RADMON on peräisin Turun ja Helsingin yliopistoilta ja spektrikamera AaSI:n on tehnyt VTT.

"Kuten odotettavissa oli, järjestelmissä tapahtui mm. muistien korruptoitumista, tehonkulutuksen nousua", kertoo mukana testeissä ollut satelliitintekijä Tuomas Tikka.

"Osa järjestelmistä säteilytettiin rikkoutumiseen asti, jolloin saadun säteilyannoksen määrästä voidaan arvioida toiminta-aika kiertoradalla ja selvittää tarvitaanko kyseiselle järjestelmälle lisää säteilysuojausta. Myös toimintahäiriöihin osataan varautua paremmin jo järjestelmien suunnittelussa, kun häiriöiden todennäköisyydet ja tyypit tunnetaan. Esimerkiksi muisteille voidaan suorittaa virheenkorjausta."